Новые подсказки о темной материи из самых темных галактик

«Мы обнаружили, что дисковые галактики могут быть представлены универсальным соотношением. В частности, в этом исследовании мы проанализировали так называемые галактики низкой поверхностной яркости (LSB), особый тип галактик с вращающимся диском, так называемые из-за их пониженной яркости», - говорит Кьяра ди Паоло, астрофизик в SISSA и ведущий автор исследования, недавно опубликованного в MNRAS вместе с Паоло Салуччи (астрофизик в SISSA) и Эркуртом Аднаном (Стамбульский университет).

Исследователи проанализировали скорость, с которой вращаются звезды и газы, составляющие предмет исследования, отметив, что LSB также ведут себя очень однородно. Этот результат объединяет несколько подсказок о наличии и поведении темной материи, открывая новые сценарии ее взаимодействия с яркой материей.

Она есть, но её нельзя увидеть. Темная материя составляет приблизительно 90% массы Вселенной. Её эффекты могут быть обнаружены на других объектах, присутствующих в космосе, и все же её нельзя наблюдать непосредственно, потому что она не излучает свет (по крайней мере, в том виде, в котором его искали до настоящего времени). Один из методов её изучения - это кривые вращения галактик, систем, которые описывают тенденцию скорости звезд на основании их расстояния от центра галактики. Наблюдаемые изменения связаны с гравитационными взаимодействиями из-за присутствия звезд и с темным компонентом материи. Следовательно, кривые вращения являются хорошим способом получить информацию о темной материи, основанную на ее влиянии на то, что можно наблюдать. В частности, анализ кривых вращения может проводиться индивидуально или по группам галактик, которые имеют сходные характеристики в соответствии с методом универсальной кривой вращения (URC).

Новизна исследования заключается в том, чтобы впервые применить метод URC, уже используемый для других типов галактик, к большой выборке галактик с низкой поверхностной яркостью, получая аналогичные результаты. «Мы сравнили кривые вращения различных галактик LSB, не обнаружили разрыва, но нашли постепенные и упорядоченные изменения, начиная от малого к большому. Нечто подобное наблюдалось и в спиральных галактиках», - объясняет Салуччи, другой автор исследования. «Этот метод был впервые применен в 1996 году, и на сегодняшний день показал, что все дисковые, спиральные, карликовые, а теперь и галактики LSB могут быть представлены универсальными отношениями. Это означает, что мы можем выразить упорядоченную тенденцию через формулу, которая, учитывая очень мало параметров, описывает распределение темной материи и светящейся материи ".

Как это часто бывает в научных исследованиях, исследование выявило еще более удивительные и неожиданные результаты. «Мы обнаружили взаимосвязь масштаба между свойствами звездного диска и гало темной материи, например, связь между размерами звездных дисков и размерами внутренней области с постоянной плотностью гало темной материи», объясняет Кьяра Ди Паоло. «Кроме того, сравнивая отношения, обнаруженные в LSB, с теми, которые получены в различных типах галактик, мы обнаружили, что все они почти случайны. И удивительно убедиться, что галактики с совершенно разной морфологией и историей показывают те же отношения между свойствами темной материи и светящейся материи».

Этот результат, вместе с некоторыми специфическими особенностями галактик LSB, открывает новую серию сценариев, в том числе существование другого типа прямого взаимодействия, в дополнение к гравитационному, между двумя типами материи, которые образуют галактики. Увлекательная идея подтверждается новыми наблюдениями.